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機能性分子-蛋白質のハイブリッド設計に基づく細胞機能の可視化と光制御

研究課題

研究課題/領域番号 15H03120
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 ケミカルバイオロジー
研究機関東北大学

研究代表者

水上 進  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (30420433)

連携研究者 菊地 和也  大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (70292951)
研究協力者 松井 勇輔  大阪大学, 大学院工学研究科, 大学院生
佐藤 亮太  大阪大学, 大学院工学研究科, 大学院生
赤澤 一樹  大阪大学, 大学院工学研究科, 大学院生
鈴木 駿佑  大阪大学, 大学院工学研究科, 大学院生
井元 琢真  大阪大学, 大学院工学研究科, 大学院生
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2017年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2016年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2015年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
キーワード蛍光イメージング / タンパク質ラベル化 / Mg2+ / 蛋白質ラベル化 / 細胞内Mg2+ / 光制御 / 蛍光プローブ / 生細胞イメージング
研究成果の概要

HaloTagにラベル化可能なクロロアルキル基を持つ蛍光プローブMGHを開発した。HaloTagにラベルしたMGHは投与24時間後においても十分に細胞内に留まっていた。続いて、アポトーシス細胞のMg2+イメージングの結果、細胞縮小の後、遊離Mg2+濃度が増大した。この細胞内遊離Mg2+濃度上昇がMg-ATPから放出されたことを示した。また、高選択的Mg2+蛍光プローブMGQ-1およびMGQ-2を開発した。MGQ-2のMg2+、Ca2+に対するKdはpH 7.4の緩衝液中でそれぞれ0.27 mM、1.5 mMであり、Mg-ATPの生理的濃度範囲では配位しないことが確認された。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (44件)

すべて 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (34件) (うち国際学会 11件、 招待講演 12件)

  • [雑誌論文] Ratiometric Imaging of Intracellular Mg2+ Dynamics Using a Red Fluorescent Turn-off Probe and a Green Fluorescent Turn-on Probe2018

    • 著者名/発表者名
      Matsui Yusuke、Mizukami Shin、Kikuchi Kazuya
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 47 号: 1 ページ: 23-26

    • DOI

      10.1246/cl.170918

    • NAID

      130006302062

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Visualization of long-term Mg2+ dynamics in apoptotic cells using a novel targetable fluorescent probe2017

    • 著者名/発表者名
      Matsui Y, Funato Y, Imamura H, Miki H, Mizukami S, Kikuchi K
    • 雑誌名

      Chem Sci.

      巻: 8 号: 12 ページ: 8255-8264

    • DOI

      10.1039/c7sc03954a

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Highly selective tridentate fluorescent probes for visualizing intracellular Mg2+ dynamics without interference from Ca2+ fluctuation2017

    • 著者名/発表者名
      Matsui Yusuke、Sadhu Kalyan K.、Mizukami Shin、Kikuchi Kazuya
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 53 号: 77 ページ: 10644-10647

    • DOI

      10.1039/c7cc06141b

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Intracellular Protein-Labeling Probes for Multicolor Single-Molecule Imaging of Immune Receptor?Adaptor Molecular Dynamics2017

    • 著者名/発表者名
      Sato Ryota、Kozuka Jun、Ueda Masahiro、Mishima Reiko、Kumagai Yutaro、Yoshimura Akimasa、Minoshima Masafumi、Mizukami Shin、Kikuchi Kazuya
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 139 号: 48 ページ: 17397-17404

    • DOI

      10.1021/jacs.7b08262

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enzyme-Triggered Compound Release using Functionalized Antimicrobial Peptide Derivatives2017

    • 著者名/発表者名
      Shin Mizukami, Masayoshi Kashibe, Kengo Matsumoto, Yuichiro Hori, Kazuya Kikuchi
    • 雑誌名

      Chem. Sci.

      巻: 8 号: 4 ページ: 3047-3053

    • DOI

      10.1039/c6sc04435b

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Targetable Fluorescent Sensors for Advanced Cell Function Analysis2017

    • 著者名/発表者名
      Shin Mizukami
    • 雑誌名

      J. Photochem. Photobiol. C

      巻: 30 ページ: 24-35

    • DOI

      10.1016/j.jphotochemrev.2017.01.003

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Real-Time Intravital Imaging of pH Variation Associated with Osteoclast Activity2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Maeda, Toshiyuki Kowada, Junichi Kikuta, Masayuki Furuya, Mai Shirazaki, Shin Mizukami, Masaru Ishii, Kazuya Kikuchi
    • 雑誌名

      Nat. Chem. Biol.

      巻: 12 号: 8 ページ: 579-585

    • DOI

      10.1038/nchembio.2096

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Selective Labeling of Proteins on Living Cell Membranes Using Fluorescent Nanodiamond Probes.2016

    • 著者名/発表者名
      Shingo Sotoma, Jun Iimura, Ryuji Igarashi, Koichiro M. Hirosawa, Hidenori Ohnishi, Shin Mizukami, Kazuya Kikuchi, Takahiro K. Fujiwara, Masahiro Shirakawa and Hidehito Tochio
    • 雑誌名

      Nanomaterials

      巻: 6 号: 4 ページ: 56-56

    • DOI

      10.3390/nano6040056

    • NAID

      120005848250

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An Enzyme-Responsive Metal-Enhanced Near-Infrared Fluorescence Sensor Based on Functionalized Gold Nanoparticles2015

    • 著者名/発表者名
      Zhanghua Zeng, Shin Mizukami, Katsumasa Fujita, Kazuya Kikuchi
    • 雑誌名

      Chem. Sci.

      巻: 6 号: 8 ページ: 4934-4939

    • DOI

      10.1039/c5sc01850a

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 機能性ハイブリッドマテリアルの開発と生命科学への応用~高機能性イメージングプローブの創製に向けて2015

    • 著者名/発表者名
      水上進
    • 雑誌名

      生命化学ニュースレター

      巻: 49 ページ: 9-14

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 機能性分子局在化技術のバイオイメージングへの展開2018

    • 著者名/発表者名
      水上進
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会特別企画
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 分子のレジデンス制御を設計指針とした生体解析プローブの開発2018

    • 著者名/発表者名
      水上進
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会特別企画
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of Bioanalytical Technologies Based on Rational Design of Organic-Nano Hybrid Materials2017

    • 著者名/発表者名
      水上 進
    • 学会等名
      第94回日本生理学会
    • 発表場所
      アクトシティ浜松(浜松)
    • 年月日
      2017-03-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 有機蛍光色素の光安定性に及ぼす希土類イオン添加の効果2017

    • 著者名/発表者名
      井元琢真, 水上進, 菊地和也
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      慶應大学(横浜)
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質ラベル化型Mg 2+プローブによるアポトーシス時の細胞内Mg2+動態イメージング2017

    • 著者名/発表者名
      松井勇輔, 水上進, 船戸洋佑, 今村博臣, 三木裕明, 菊地和也
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      慶應大学(横浜)
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 機能性プローブ設計に基づく生体機能解析技術の開発2017

    • 著者名/発表者名
      水上 進
    • 学会等名
      愛媛大学大学院医学研究科・分子病態医学セミナー
    • 発表場所
      愛媛大学(東温)
    • 年月日
      2017-03-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 分子・材料の機能設計に基づく生体解析技術の開発2017

    • 著者名/発表者名
      水上進
    • 学会等名
      第34回無機・分析化学コロキウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 機能性含フッ素プローブの開発とin vivoイメージングへの応用2017

    • 著者名/発表者名
      水上進
    • 学会等名
      第7回フッ素化学若手の会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 低分子~ナノ粒子プローブによる生体内現象の可視化2017

    • 著者名/発表者名
      水上進
    • 学会等名
      2017年光化学討論会(市民公開講座) バイオイメージング最前線講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 機能性分子設計に基づく生体イメージング技術の開発2017

    • 著者名/発表者名
      水上進
    • 学会等名
      ニコンイメージングセンター学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Strategy to improve photostability of fluorescent dyes by using lanthanide ion2016

    • 著者名/発表者名
      Takuma Imoto, Shin Mizukami, Kazuya Kikuchi
    • 学会等名
      Labeling & Nanoscopy 2016
    • 発表場所
      ハイデルベルク(ドイツ)
    • 年月日
      2016-10-30
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Development of bioanalytical tools based on organic-inorganic hybrid nanomaterials2016

    • 著者名/発表者名
      Shin Mizukami
    • 学会等名
      HOKUDAI-NCTU International Joint Symposium on Nano, Opto and Bio Scinences
    • 発表場所
      北海道大学(札幌)
    • 年月日
      2016-10-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Bioimaging and bioanalytical applications with middle molecules on nanaomaterials2016

    • 著者名/発表者名
      Shin Mizukami
    • 学会等名
      Satellite International Mini Symposium on Middle Molecular Strategy in Sendai
    • 発表場所
      東北大学(仙台)
    • 年月日
      2016-09-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of molecular imaging probes constructed of small molecules, proteins, and nanomaterials2016

    • 著者名/発表者名
      水上 進
    • 学会等名
      化学系学協会東北大会
    • 発表場所
      いわき明星大学(いわき)
    • 年月日
      2016-09-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of Activatable 19F MRI Nanoprobes Using Perfluorocarbon Encapsulated in Silica Nanoparticle2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Akazawa, Fuminori Sugihara, Yoshichika Yoshioka, Shin Mizukami, Kazuya Kikuchi
    • 学会等名
      World molecular imaging congress 2016
    • 発表場所
      ニューヨーク(USA)
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 標的タンパク質周辺の酸性環境を可視化するpH応答性蛍光プローブの開発2016

    • 著者名/発表者名
      鈴木駿佑, 山縣勇介, 水上進, 菊地和也
    • 学会等名
      第10回バイオ関連化学合同シンポジウム
    • 発表場所
      金沢音楽堂(金沢)
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質ラベル化型Mg2+プローブによるアポトーシス時の細胞内Mg2+動態イメージング2016

    • 著者名/発表者名
      松井勇輔, 水上進, 船戸洋佑, 今村博臣, 三木裕明, 菊地和也
    • 学会等名
      第10回バイオ関連化学合同シンポジウム
    • 発表場所
      金沢音楽堂(金沢)
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Fluorescent probes with molecular targeting property2016

    • 著者名/発表者名
      Shin Mizukami
    • 学会等名
      CWRU-Tohoku 3rd Joint workshop
    • 発表場所
      東北大学(仙台)
    • 年月日
      2016-08-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] タンパク質ラベル化プローブを用いた細胞内タンパク質挙動の1 分子解析2016

    • 著者名/発表者名
      鈴木駿佑, 佐藤亮太, 小塚淳, 熊谷雄太郎, 水上進, 菊地和也
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学(京都府宇治市)
    • 年月日
      2016-03-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質ラベル化型Mg2+プローブによる細胞内局所のMg2+イメージング2016

    • 著者名/発表者名
      松井勇輔, 水上進, 船戸洋佑, 三木裕明, 菊地和也
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学(京都府宇治市)
    • 年月日
      2016-03-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] フォトクロミック分子を用いた人工βターン構造の光制御2016

    • 著者名/発表者名
      樫部順美, 水上進, 菊地和也
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学(京都府宇治市)
    • 年月日
      2016-03-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 高感度19F MRI 造影剤を用いたマルチスペクトルイメージング2016

    • 著者名/発表者名
      有薗賢志, 杉原文徳, 赤澤一樹, 吉岡芳親, 向井大陽, 水上進, 菊地和也
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学(京都府宇治市)
    • 年月日
      2016-03-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Development of Protein-Tag-Based Research Tools in Live Cell Imaging2015

    • 著者名/発表者名
      Shin Mizukami, Kazuya Kikuchi
    • 学会等名
      Pacifichem 2015
    • 発表場所
      Honolulu (USA)
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Fluorescent Probe for Visualizing Local Mg2+ Dynamics in Living Cells2015

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Matsui, Shin Mizukami, Yosuke Funato, Hiroaki Miki, Kazuya Kikuchi
    • 学会等名
      Pacifichem 2015
    • 発表場所
      Honolulu (USA)
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of activatable 19F MRI contrast agents based on paramagnetic relaxation enhancement2015

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Akazawa, Fuminori Sugihara, Yoshichika Yoshioka, Shin Mizukami, Kazuya Kikuchi
    • 学会等名
      Pacifichem 2015
    • 発表場所
      Honolulu (USA)
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Improvement of photostability of fluorescent dyes by using lanthanide complex2015

    • 著者名/発表者名
      Takuma Imoto, Shin Mizukami, Kazuya Kikuchi
    • 学会等名
      Pacifichem 2015
    • 発表場所
      Honolulu (USA)
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Stimulus-Responsive Control of Peptide Structure and its Functions Directed toward Molecular Robotics2015

    • 著者名/発表者名
      水上進、樫部順美、菊地和也
    • 学会等名
      CBI学会2015年大会
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都江戸川区)
    • 年月日
      2015-10-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Development of Protein Labeling Probes and Application to Multicolor Single-Molecule Imaging2015

    • 著者名/発表者名
      Ryota Sato, Akimasa Yoshimura, Jun Kozuka, Yutaro Kumagai, Shin Mizukami, Kazuya Kikuchi
    • 学会等名
      ECBS & ICBS Joint Meeting
    • 発表場所
      Berlin (Germany)
    • 年月日
      2015-10-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] タンパク質ラベル化プローブの開発および多色1分子イメージングへの応用2015

    • 著者名/発表者名
      佐藤亮太、吉村彰真、小塚淳、熊谷雄太郎、水上進、菊地 和也
    • 学会等名
      第24回日本バイオイメージング学会学術集会
    • 発表場所
      東京理科大学(東京都葛飾区)
    • 年月日
      2015-09-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 細胞内局所のMg2+動態を可視化するための蛍光プローブの開発2015

    • 著者名/発表者名
      松井勇輔、水上進、船戸洋佑、三木裕明
    • 学会等名
      第9回バイオ関連化学シンポジウム
    • 発表場所
      熊本大学(熊本市)
    • 年月日
      2015-09-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 刺激応答性19F MRIナノプローブの開発2015

    • 著者名/発表者名
      石田健一郎、赤澤一樹、杉原文徳、吉岡芳親、水上進、菊地和也
    • 学会等名
      日本ケミカルバイオロジー学会 第10回年会
    • 発表場所
      東北大学(仙台市)
    • 年月日
      2015-06-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 特定のタンパク質近傍のpH環境の可視化を目指した蛍光プローブの開発2015

    • 著者名/発表者名
      鈴木駿佑、山形勇介、水上進、菊地和也
    • 学会等名
      日本ケミカルバイオロジー学会 第10回年会
    • 発表場所
      東北大学(仙台市)
    • 年月日
      2015-06-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 常磁性緩和促進効果に基づいた刺激応答性19F MRI造影剤の開発2015

    • 著者名/発表者名
      赤沢一樹、杉原文徳、中村竜也、吉岡芳親、水上進、菊地和也
    • 学会等名
      日本分子イメージング学会第10回学術集会
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都江戸川区)
    • 年月日
      2015-05-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 細胞内局所のMg2+動態を可視化するための蛍光プローブの開発2015

    • 著者名/発表者名
      松井勇輔、水上進、船戸洋佑、三木裕明、菊地和也
    • 学会等名
      日本分子イメージング学会第10回学術集会
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都江戸川区)
    • 年月日
      2015-05-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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